­ O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi toshkent davlat texnika universiteti

9.2.4. Elektrostatik o‘lchash asboblari

Elektrostatik o‘lchash mexanizmlari qo‘zg‘aluvchan va qo‘zg‘almas (plastinka) o‘tkazgichlardan iborat bo‘lib, ularda aylantiruvchi moment zaryadlangan ikki sistema plastinkalarining, o‘tkazgichlarning o‘zaro ta’sirlashuvidan hosil bo‘ladi. Elektrostatik o‘lchash mexanizmlarida qo‘zg‘aluvchan qismning harakatga kelishi (burilishi) sig‘imning o‘zgarishiga ya’ni plastinkalarning aktiv yuzasi yoki ular orasidagi masofani o‘zgarishiga bog‘liq bo‘ladi. Shuning uchun bu sistema asboblari faqat kuchlanishni o‘lchashda ya’ni voltmetr sifatida ishlatiladi.

Birinchi turdagi elektrostatik o‘lchash mexanizmlari asosan 10 va 100 voltlardagi kuchlanishlarni o‘lchashda ishlatiladi, ikkinchi turidagi esa yuqori, ya’ni kilovoltlardagi kuchlanishlarni o‘lchashda ishlatiladi.

9.6-rasm. 9.7-rasm.

9.6-rasmda elektrodlarning aktiv yuzasini o‘zgarishiga bog‘liq bo‘lgan mexanizm ko‘rsatilgan. Unda 1-bitta yoki bir nechta kameradan iborat bo‘lib, har qaysi kamera bir-biridan ma’lum masofada joylashgan ikkita metall plastinkadan iborat bo‘ladi. Agar qo‘zg‘aluvchan va qo‘zg‘almas plastinkalarga o‘lchanadigan kuchlanish berilsa, ular teskari ishorada zaryadlanadi va natijada qo‘zg‘aluvchan plastinka elektrostatik tortish kuchi ta’sirida kamera ichiga tortiladi.

O‘q (3) ga mahkamlangan qo‘zg‘aluvchan plastinkaning qo‘zg‘alishi (burilishi), teskari (aks ta’sir etuvchi) moment hosil qiluvchi spiral prujinani (yoki tortqini) buralishiga olib keladi. Aylantiruvchi va aks ta’sir etuvchi momentlar tenglashganda qo‘zg‘aluvchan qism harakatdan to‘xtaydi va asbob shkalasining ko‘rsatkichi bo‘yicha o‘lchanadigan kuchlanish aniqlanadi. Elektrostatik o‘lchash mexanizmining ikkinchi turi (elektrodlar orasidagi masofani o‘zgarishiga bog‘liq) 9.7-rasmda ko‘rsatilgan bo‘lib, ikkita qo‘zg‘almas plastinka (elektrod) lardan 1, yupqa metall lentasiga osib qo‘yilgan qo‘zg‘aluvchan 2 plastinkadan iboratdir. Qo‘zg‘aluvchan elektrod qo‘zg‘almas plastinkalarning biriga ulangan bo‘lib, boshqasidan izolyatsiyalangan bo‘ladi. Elektrodlar orasida potensiallar farqi hosil bo‘lishi qo‘zg‘aluvchan plastinka qo‘zg‘almas plastinkadan itarilib teskari ishora bilan zaryadlangan plastinkaga tortiladi.
Plastinka burilishining yo‘nalishi kuchlanishning ishorasiga bog‘liq emas. Qo‘zg‘aluvchan plastinkaning harakatga kelishi qo‘zg‘aluvchan o‘q 6 ni va nihoyat asbob ko‘rsatkichi 5 ning shkala bo‘ylab surilishiga olib keladi. Bunday mexanizmlarda aks ta’sir etuvchi moment qo‘zg‘aluvchan plastinkaning og‘irligidan hosil bo‘ladi.
Elektrostatik o‘lchash mexanizmlarining qo‘zg‘aluvchan qismini og‘ish burchagi quyidagilarga asoslanib topiladi.
Zaryadlangan jismlar sistemasini elektr maydoni energiyasi


W_e=CU²/2, (9.17)

bu yerda S – zaryadlangan jism sig‘imi; U – ularga qo‘yilgan kuchlanish

Aylantiruvchi moment ifodasini (9.17) asosan quyidagicha yozish mumkin
(9.18)
Aks ta’sir etuvchi moment elastik element yordamida hosil bo‘lishini hisobga olsak, turg‘un burilish holati quyidagicha ifodalanadi.
(9.19)
bundan
(9.20)
Ifodadan ko‘rinib turibdiki, elektrostatik voltmetrlar ham o‘zgarmas ham o‘zgaruvchan tok zanjirlarida qo‘llanilishi mumkin, chunki kuchlanish U ni qutbi o‘zgarishi bilan qo‘zg‘aluvchan qismini burilish yo‘nalishi o‘zgarmaydi.
Agar ifodadagi (9.20) dC/dα=const bo‘lsa, elektrostatik voltmetrni shkalasi kvadratik xarakterda bo‘ladi(darajalanadi). Elektrostatik asbobini shkalasini bir tekis darajalashga qo‘zg‘aluvchan va qo‘zg‘almas plastinkalarni formasini tanlab olish bilan yoki sig‘imni qo‘zg‘aluvchan qismini og‘ish burchagi bo‘yicha ma’lum qonuniyat bo‘yicha o‘zgarishini ta’minlash bilan erishish mumkin. Bu usul amalda asbob shkalasini 15-20 % dan yuqori qismida bir tekis darajalanishiga imkon beradi.
Elektrostatik asboblarini ko‘rsatishiga o‘lchanadigan kuchlanish chastotasi, atrof-muhit temperaturasining o‘zgarishi va tashqi maydonlar deyarli ta’sir etmaydi. Bunga qarama-qarshi o‘laroq tashqi elektr maydonining ta’siri sezilarli darajada bo‘ladi. Elektrostatik asboblarining xususiy energiya sarfi juda kam: masalan, o‘zgarmas tokda u deyarli nolga teng.
Elektrostatik voltmetrlar kam quvvatli zanjirlarda juda keng, hattoki 30 MHz gacha bo‘lgan chastota diapazonida kuchlanish o‘lchashda ishlatiladi. Aniqligi bo‘yicha elektrostatik voltmetrlar ko‘pincha 1,0-1,5 klasslariga mo‘ljallab ishlanadi. Maxsus ishlangan aniqligi 0,1;0,05 bo‘lgan voltmetrlar ham mavjud.
Tashqi elektr maydon ta’sirini kamaytirish maqsadida elektrostatik ekran ishlatiladi.